形成和回憶記憶是大腦不同部分的同步和去同步的複雜系統。 decade3s-解剖在線/ Shutterstock
試著記住你出去吃的最後一頓晚餐。 也許您會記得那美味的意大利面的味道，拐角處的爵士鋼琴演奏家的聲音，或者來自三張桌子旁的這位紳士的熱烈笑聲。 您可能不記得的是，要盡一切努力記住這些小細節。
不知何故，您的大腦已迅速處理了該體驗，並將其轉變為強大的長期記憶，而無需您付出任何認真的努力。 而且，當您今天回顧這頓飯時，您的大腦在短短幾秒鐘內就從記憶中生成了一頓高清電影，以使您的精神觀看愉悅。
毫無疑問，我們創建和檢索長期記憶的能力是人類經驗的基本組成部分，但是我們仍然需要學習很多有關此過程的知識。 例如，我們對不同的大腦區域如何相互作用以形成和恢復記憶缺乏清晰的了解。 但 我們最近的研究 通過顯示記憶檢索過程中兩個不同大腦區域的神經活動如何相互作用，為這一現象提供了新的認識。
長久以來，人們一直認為海馬是位於大腦深處的結構 記憶的樞紐。 海馬通過確保神經元共同發動，幫助將記憶的某些部分“粘合”在一起（“位置”與“何時”）。 這通常稱為“神經同步”。 當編碼“ where”的神經元與編碼“ when”的神經元同步時，這些詳細信息通過稱為“希伯來語學習“。
但是海馬體太小了，無法存儲記憶的每個細節。 這導致研究人員推測海馬體 呼籲新皮質 –處理複雜的感官細節（例如聲音和視覺）的區域–幫助填充內存的細節。
新皮質通過與海馬完全相反的方式來做到這一點–它確保神經元不會一起發射。 這通常被稱為“神經去同步”。 想像一下，向100人的觀眾詢問他們的名字。 如果他們同步他們的響應（也就是說，他們都在同一時間尖叫），您可能一無所知。 但是，如果他們使響應不同步（也就是說，他們輪流說出他們的名字），您可能會從他們那裡收集到更多信息。 新皮質神經元也是如此-如果它們同步，則很難傳達信息，但如果不同步，則信息很容易傳遞。
我們的研究發現 在回憶記憶時，海馬和新皮質確實協同工作。 當海馬體將其活動同步以將記憶的各個部分粘合在一起，然後幫助回憶記憶時，就會發生這種情況。 同時，新皮質將其活動去同步，以幫助處理有關事件的信息，並在以後幫助處理有關內存的信息。
貓和自行車
我們測試了12和24歲之間的53癲癇患者。 所有的電極都直接放置在海馬和新皮質的腦組織內，作為癲癇治療的一部分。 在實驗過程中，患者了解了不同刺激（例如單詞，聲音和視頻）之間的關聯，後來又回想起這些關聯。 例如，可以向患者顯示單詞“貓”，然後是在街上騎自行車的視頻。
然後，患者將嘗試在兩者之間建立生動的聯繫（也許是貓騎自行車），以幫助他們記住兩者之間的關聯。 稍後，他們將收到其中一個項目，並要求他們回憶另一個項目。 然後，研究人員檢查了患者在學習和回憶這些關聯時海馬如何與新皮層相互作用。
在學習過程中，新皮層的神經活動不同步，然後在150毫秒後，海馬的神經活動同步。 貌似，有關刺激的感覺細節的信息首先由新皮層處理，然後傳遞給海馬以膠合在一起。
我們發現，海馬和新皮層在形成和檢索記憶時緊密協作。 Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock
令人著迷的是，這種模式在檢索過程中發生了逆轉-海馬中的神經活動首先同步，然後在250毫秒後，新皮層的神經活動失步。 這次，海馬似乎首先想起了記憶的要旨，然後開始向新皮層詢問具體細節。
我們的發現支持 最近的理論 這表明去同步化的新皮層和同步化的海馬需要相互作用以形成和回憶記憶。
儘管腦部刺激已成為增強我們認知能力的一種有前途的方法，但事實證明刺激海馬體以改善長期記憶是困難的。 關鍵問題在於海馬位於大腦深處，並且難以通過頭皮施加的腦刺激來達到。 但是這項研究的發現提出了一種新的可能性。 通過刺激新皮質中與海馬溝通的區域，也許可以間接推動海馬創造新的記憶或回憶舊記憶。
了解更多有關海馬和新皮層在形成和回憶記憶時如何協同工作的方式，對於進一步開發新技術至關重要，這些新技術可以幫助改善患有認知障礙（如癡呆）的人的記憶力，並增強整個人群的記憶力。
關於作者
本傑明·格里菲斯（Benjamin J.Griffiths）博士研究員 伯明翰大學 和 西蒙·漢斯邁爾， 伯明翰大學
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